В сердце BMW: Огонь, вода и воздушные трубы

В Москве жара под тридцать градусов. А в Мюнхене за пару дней до моего приезда были... заморозки. Что брать с собой – футболку или пуховик? Возьму и то и другое, ведь БМВ приглашает в новый научно-исследовательский центр энергии и окружающей среды EVZ (Energie- und umwelttechnische Versuchszentrum), а погоду там не может предсказать ни один синоптик – о ней осведомлены лишь инженеры.

ЗИМА И ЛЕТО В ДВУХ ШАГАХ

Под одной крышей пять испытательных лабораторий – три аэродинамических трубы, а также высотные (для изменения давления) и морозильные камеры. По заказу тепло сменяет холод, солнце – дождь, поднимается и падает атмосферное давление, меняются влажность воздуха и сила ветра. Испытания в лабораториях EVZ заменяют львиную долю тестов в реальных условиях. Удается сэкономить не только деньги, но и время – не нужно строить множество прототипов и лишний раз гонять за тысячи километров водителей и автомобили. В трубах и камерах можно задать (а затем многократно и в точности воспроизвести) нужные погодные и дорожные условия и намного быстрее, чем с дороги, получить требуемые результаты.

В распылителе обычная вода, а внутри морозильной камеры –20ºС. Когда слой льда достигает 1,5–2 мм, пускают двигатель и включают отопитель. Камеры записывают изменения «рисунков» на стеклах, а компьютер ная программа обрабатывает результаты, сравнивает их с эталонными и выдает необходимые подсказки.

Горячий кофе не помешает, ведь первым номером программы значится морозильная камера. Это самая маленькая из испытательных лабораторий (10×5 м), здесь проводят тесты при низких температурах (до –30ºС). Например, тестируют в экстремальных условиях двигатель и коробку передач, а затем вносят необходимые изменения в программу управления.

Еще одно обязательное для всех БМВ испытание – проверяют, как быстро печка уберет наледь. Водитель заводит двигатель – четыре камеры следят за расплывающимися черными пятнами на переднем, заднем и боковых стеклах. Раньше на них накладывали кальки, очерчивали границы, анализировали сложившуюся картину. Вручную ветровое стекло обмеряли не меньше пяти часов. Компьютер тратит на те же операции 5–10 минут.

В высотной камере можно задать любое атмосферно давление, аналогичное тому, что на отметках от –200 до 4200 м над уровнем моря, а заодно температуру от –30 до +45ºС и влажность от 5 до 80%. Любопытно, что на изготовление термоизолированной высотной камеры размером 12×6 м пошло 60 т стали.

В лаборатории проверяют и то, насколько эффективно система вентиляции и отопления борется с запотеванием. В США, Европе и Японии установлены четкие нормативы, регламентирующие время, за которое стекло должно стать прозрачным. Для измерений используют то же оборудование, только на водительское сиденье устанавливают увлажнитель воздуха, а в камере выставляют плюсовую температуру.

Соседняя лаборатория, на первый взгляд, от «морозильника» принципиально не отличается. Хотя стекла и рамы толще, на входе массивная стальная дверь, а на информационном табло дополнительный параметр – высота. Легко догадаться, что здесь экспериментируют, варьируя не только температуру и влажность, но и давление. Сейчас подопытный МИНИ, предназначенный для японского рынка, по сценарию взбирается на Фудзияму. Измерительное оборудование фиксирует уровень вредных выбросов и изменение мощностных характеристик.

С открытием испытательного центра EVZ вопрос «стенд или тестовая поездка?» стал неактуален. Ведь в течение восьми часов автомобиль, не сходя с беговых барабанов, проедет через все климатические зоны, попадет под дождь и снег, подвергнется воздействию температуры от –50 до +50ºС.

Три аэродинамических трубы одинаковы по концепции, однако выполняют разные задачи. В первой, термической, проверяют термонагруженность основных агрегатов и узлов, а также эффективность и распределение охлаждающих воздушных потоков.Диапазон температур – от 20 до 45ºС, а скорость воздушного потока достигает 280 км/ч. Между беговыми барабанами яма, покрытая стеклом: сквозь него из-под автомобиля отслеживают подверженные перегреву места.

На стенде – вседорожник, «едущий» с виртуальным прицепом по прописанному маршруту. За кормой, естественно, ничего нет, а дополнительную нагрузку имитируют, подтормаживая беговые барабаны. Впрочем, жизненных сценариев более, чем достаточно: езда в ужасную жару на максимальных скоростях или движение по автобану, чередующееся с остановками в пробках. Последнее наиболее опасно: обдув воздухом резко прекращается, а мотору еще нужно избавиться от избыточного тепла.

В атмосферном канале между барабанами расположена бегущая лента для испытания мотоциклов. На некоторых тестах (например, когда проверяют распределение воздушных потоков для охлаждения двигателя) за руль сажают пилота, в остальных случаях мотоцикл надежно фиксируют и управляют им дистанционно.

В климатической трубе проверяют также эффективность систем охлаждения двигателя, коробок, тормозов, работоспособность климат-контроля, проводят высокоскоростные испытания. Изюминка лаборатории – вентилятор с легкими и жесткими крыльчатками, сделанными не из алюминия, а из углепластика. Он быстро набирает обороты и позволяет сымитировать практически любые ускорения – например, при прохождении БМВ-М5 круга на Нюрбургринге.

Вот и «солнце» засияло! Это над испытательным стендом включили 24 лампы, выдающие 1200 кВт/м². Значит, системе охлаждения двигателя предстоит еще одно серьезное испытание – с нагрузкой, при палящем «солнце», вдобавок без спасительного встречного ветра. Дополнительно контролируют, как отводится тепло, выявляя опасные локальные перегревы.

Так выглядит в разрезе атмосферная аэродинамическая труба (две других имеют схожую конструкцию, за исключением некоторых нюансов – например, в климатической нет имитаторов дождя и снега, а в термической пропадают еще и «солнечные» софиты и увлажнитель воздуха): 1 – беговые барабаны; 2 – вентилятор; 3 – воздушная заслонка; 4 – теплообменник; 5 – увлажнитель воздуха; 6 – имитатор солнечного света; 7 – имитатор дождя; 8 – генератор снега; 9 – распределитель потоков воздуха; 10 – лента для испытания мотоциклов; 11 – заправочная станция; 12 – отвод отработавших газов.

Последняя по счету, но не по значению атмосферная труба располагает самыми широкими возможностями. Тут моделируют любые погодные условия: холод, жару, пониженное давление, снег, дождь. Причем, играя скоростью воздушного потока, изменяют интенсивность осадков. Кроме того, для экспериментов готовят разный по консистенции снег – от мокрого и липкого до рассыпчатого, напоминающего порошок. Кстати, при северных испытаниях возникла ситуация, когда поднимающийся за грузовиком снежный шлейф проникал под капот и забивал патрубок воздушного фильтра – двигатель терял мощность и глох. Неисправность устранили, но для последующих тестов в реальных условиях понадобились три автомобиля и пилоты, которые часами накатывали километры по заснеженным дорогам. Для этих же целей в атмосферной трубе достаточно одной машины без водителя.

Сначала вспотел, потом замерз… Мог слепить снеговика; хорошо еще, не попал под дождь. Ситуаций достаточно, чтобы убедиться в реалистичности условий для испытаний – ведь тут даже плохую погоду делают хорошо.